I computer quantistici sono dispositivi iperpotenti, una tecnologia emergente che sfrutta le proprietà della meccanica quantistica, per realizzare computer di grande potenza; un mese fa, . IBM ha presentato il suo ultimo computer quantistico, Osprey, un nuovo processore da 433 qubit che è tre volte più potente del suo predecessore costruito solo nel 2021. Anche Google, Microsoft, Amazon stanno investendo molto in questo settore, puntando ad avere un ruolo di rilievo in un futuro quantistico.
I fautori della tecnologia quantistica affermano che queste macchine potrebbero inaugurare rapidi progressi in campi come la scoperta di farmaci e la scienza dei materiali, una prospettiva che lascia intravedere l’allettante possibilità di creare, ad esempio, batterie per veicoli elettrici più leggere ed efficienti o materiali che potrebbero facilitare un’efficace cattura di CO2. Con la crisi climatica incombente, la speranza di risolvere problemi complessi come questi sono destinati a suscitare un vivo interesse.
E’ utile capire come funzionano e cosa li differenzia dall’informatica classica. Nei computer tradizionali, i chip utilizzano minuscoli transistor che funzionano come interruttori on/off per fornire due possibili valori, 0 o 1, altrimenti noti come bit, abbreviazione di cifre binarie. Questi bit possono essere configurati in unità più grandi e complesse, essenzialmente lunghe stringhe di 0 e 1 codificate con comandi di dati che dicono al computer cosa fare: visualizzare un video; mostrare un post su Facebook; riprodurre un mp3; consente di digitare un’e-mail e così via.
In un computer quantistico il funzionamento è completamente diverso. Al posto dei bit, l’unità di base dell’informazione nell’informatica quantistica è il cosiddetto bit quantico, o qubit. Queste sono tipicamente particelle subatomiche come fotoni o elettroni. La chiave della potenza computazionale avanzata di una macchina quantistica risiede nella sua capacità di manipolare questi qubit. Un qubit è un sistema quantistico a due livelli che consente di immagazzinare informazioni quantistiche. Invece di avere solo i due livelli zero e uno che si hanno in un calcolo classico qui, si può costruire una sovrapposizione di questi due stati; la sovrapposizione in qubit significa che a differenza di un sistema binario con i suoi due possibili valori, 0 o 1, un qubit in sovrapposizione può essere 0 o 1 o 0 e 1 contemporaneamente.
Per comprendere questo concetto, l’analogia a cui spesso ci si riferisce è una moneta: quando essa è ferma, ha due facce, testa o croce. Ma se la si capovolge o la si fa girare, in un certo senso, è testa e croce allo stesso tempo finché non atterra e si può misurare.
E per l’informatica, questa capacità di essere in più stati contemporaneamente significa che si ha una quantità esponenzialmente maggiore di stati in cui codificare i dati, rendendo i computer quantistici esponenzialmente più potenti dei tradizionali computer a codice binario.
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